Роль кальцію в структурно-функціональних змінах тканин за умов гіперхолестеринемії

Динаміка вмісту Mg2+ і К+ в досліджених тканинах при ГХС була подібною.

Аналіз вмісту тканинного кальцію при застосуванні калій-, магній-аспарагінату на фоні відтворення ендогенної ГХС показав, що його рівень в усіх досліджених органах був значно вищим за значення у тварин з ГХС впродовж перших 12 тижнів від початку дослідження. Він значно знижувався тільки через 15 тижнів і підтримувався на цьому низькому рівні впродовж трьох наступних тижнів (рис. 6).

На 21 тижні дослідження вміст кальцію знов зростав і перевершував показники тварин 3-ої групи більш ніж в 2 рази (778,18+13,73ммоль/кг).

Застосування, калій-, магній-аспарагінату мало впливало на морфологічну структуру аорти в умовах ГХС, хоч деструкція дещо зменшилась.

Вміст тканинного кальцію в серці, скелетному м'язі і головному мозку щурів максимально збільшувався в 5-20 разів впродовж перших 12-ти тижнів експерименту, де він перевершував показники контрольних тварин і тварин з ГХС. Через 15 тижнів значення цього показника різко знижувались, а через 18-21 тиждень знов зростало і перевершувало значення тварин з ГХС.

В печінці щурів вміст тканинного кальцію перевершував показники як контрольної групи, так і групи з ендогенною ГХС впродовж перших 9 тижнів, після чого різко знижувався: на 12 тижні він був нижчий, ніж у тварин з ГХС, хоч перевищував вміст у щурів контрольної групи. Через 15 тижнів вміст кальцію був на рівні контролю. Через 18-21 тижні спостерігалось значне збільшення вмісту тканинного кальцію печінки, який становив 6,12+0,85 ммоль/кг (21 тиждень).

Рівень загального холестерину і ХС ЛПВЩ впродовж майже всього дослідження був вірогідно вищим за показники тварин контрольної групи, але нижчим, ніж у тварин з ендогенною гіперхолестеринемією. Відсоток ХС ЛПВЩ від рівня загального ХС коливався біля величин 65,39+6,93 % і 82,52+3,14 % і з часом експерименту мав тенденцію до зростання (табл. 5).

Застосування калій-, магній-аспарагінату з 12 тижня експерименту змінювало динаміку вмісту тканинного кальцію в досліджених органах: спостерігалось його зниження до рівня, який на 21 тижні був навіть нижчим за контроль.

Вивчення вмісту кальцію в плазмі крові тварин за умов застосування калій-, магній-аспарагінату на фоні ендогенної ГХС показало, що на початку дослідження (3-9 тижні) спостерігалось підвищення цього показника, потім (12-15 тижні) - зниження до контрольних значень з подальшою стабілізацією біля рівня 1,47-1,40 ммоль/л на 18-21 тижнях.

Дані кореляційного аналізу показали, що в усіх органах спостерігалась зміна коефіцієнту кореляції між рівнем тканинного кальцію і магнію з високого негативного (контрольна група) до низького негативного (чи позитивного) - група тварин з ендогенною ГХС і до позитивного значення (група тварин, які на фоні ендогенної ГХС приймали калій-, магній-аспарагінат). По зменшенню швидкості змін коефіцієнту кореляції між тканинним кальцієм і магнієм органи можна розташувати наступним чином: серце, аорта, скелетний м'яз, мозок. Печінка в цьому випадку виявилась найбільш стабільною. В тканині печінки в усіх групах тварин коефіцієнт кореляції між тканинним кальцієм і магнієм тримався на рівні -0,66-0,67.

Виходячи з отриманих даних, можна зазначити, що за фізіологічних умов динаміка вмісту тканинного кальцію і магнію є відображенням функціонального антагонізму цих іонів. При відтворенні ендогенної ГХС і застосуванні калій-, магній-аспарагінату ця динаміка змінювалася таким чином, що дозволяла підтримати співвідношення Mg2+/Са2+ на рівні, здатному найбільш адекватно пристосуватися до умов, викликаних ендогенною ГХС. Причому швидкість цих перетворень в різних органах залежала, на наш погляд, від функціональної значущості органа в адаптаційно-трофічній відповіді організму на відтворення ГХС.

Зміни функціональних показників серцево-судинної системи щурів в умовах проведення експерименту.

Мембранний потенціал ендотелію аорти щурів різних експериментальних груп.

Середнє значення мембранного потенціалу (МП) ендотеліальних клітин аорти щурів контрольної групи становило -43,80+1,32 мВ. Аплікація ацетилхоліну (АХ) (2 мкмоль/л) викликала значну пролонговану гіперполяризацію ендотеліальних клітин з піком -64,80+1,40 мВ (рис.7).

В більшості препаратів гіперполяризація супроводжувалась наступною реполяризацією до рівня МП спокою. Ці результати узгоджуються з даними, що були отримані іншими дослідниками [Chen, Cheung, 1992; Marchenko, Sage, 1993; Бондаренко, Сагач, 1996; Бондаренко, 2004].

У щурів з відтвореною ендогенною ГХС (група 3) МП ендотелію був зафіксований на рівні -41,60+0,75 мВ (Р0,05), тобто спостерігалась хоч незначна, але вірогідна деполяризація МП ендотеліальних клітин. В той же час, ендогенна ГХС суттєво пригнічувала АХ-індуковану гіперполяризацію (рис.8): аплікації АХ супроводжувались гіперполяризацією мембрани ендотеліальних клітин від -41,60+0,75 мВ до -51,67+1,84 мВ. Відмивання ацетилхоліну відновлювало МП спокою.

Відомо, що ендотеліальні клітини аорти не містять потенціалзалежних Са2+ каналів [Cannel, Sage, 1989], тому досить несподіваними були отримані нами дані про те, що у щурів, які на фоні ендогенної ГХС приймали ніфедипін, спостерігалась тенденція до зменшення деполяризації мембрани: МП клітин становив -42,67+1,45 мВ.

Ацетилхолін-індуковані електричні реакції судинного ендотелію відновлювались практично повністю: суперфузія розчином з ацетилхоліном викликала пікову гіперполяризацію ендотеліальних клітин в середньому до -64,50+0,99 мВ, тобто ніфедипін сприяв відновленню пригніченої в умовах ГХС АХ-індукованої гіперполяризації. Зважаючи на те, що ендотеліальні і гладеньком'язові клітини судин є електрично зв'язаними [Beny, Paccica, 1994; Marchenko, Sage, 1994], не виключена можливість, що дія ніфедипіну реалізується через гладеньком'язові клітини та передається через міоендотеліальні контакти на ендотелій. Про це може свідчити більший латентний період розвитку піку гіперполяризації у щурів цієї групи, у порівнянні з ендотелієм інтактної аорти.

Відомо, що норадреналін, 5-НТ, ангіотензин ІІ (АІІ) викликають деполяризацію і осциляції МП ендотелію інтактної аорти щура [Marchenko, Sage, 1994]. Як виявилось, більшість з рецепторів до цих речовин теж розміщена не на ендотеліальних, а на гладеньком'язових клітинах аорти щура [Ruffolo, et al., 1988, 1991]. В проведеному нами дослідженні після паралельного з розвитком ендогенної ГХС, тривалого блокування активності АПФ за допомогою еналаприлу, МП спокою становив -43,33+1,21 мВ, тобто він практично не відрізнявся від МП спокою інтактної аорти. Аплікація ацетилхоліну супроводжувалась гіперполяризацією ендотелію, яка сягала -64,33+1,21 мВ. Наступна за гіперполяризацією реполяризація не перевищувала рівень МП спокою, тобто ацетилхолін-індуковані електричні реакції ендотелію практично не відрізнялись від тих, що спостерігались у інтактному ендотелії. Отримані дані дають підставу думати, що ангіотензин ІІ є важливим фактором, який сприяє пригніченню електричних реакцій ендотелію аорти в умовах ГХС, і тому блокада ангіотензинперетворюючого ферменту мала потужну протекторну дію на ці реакції в умовах ендогенної ГХС.

Після тривалого (21 тиждень) блокування 1-адренорецепторів празозіном МП ендотеліальних клітин аорти становив -43,50+0,65 мВ, тобто він практично не відрізнявся від МП ендотелію у інтактного щура. Ацетилхолін-індукована гіперполяризація складала в середньому -66,25+1,49 мВ, тобто вона навіть перевищувала значення піку гіперполяризації ендотелію інтактної аорти. Надмірна активація 1-адренорецепторів при ГХС виглядає логічною, якщо зважити, що остання зумовлена стресовою реакцією на обмеження життєвого простору тварин. Блокування цих рецепторів вірогідно відновлювало не тільки МП, а й ацетилхолін-індуковані електричні реакції ендотелію аорти, попереджуючи негативний ефект ГХС.

У щурів, які на фоні розвитку ендогенної ГХС отримували аспаркам, тобто додатковий Mg2+ і K+, МП ендотелію становив -43,67+1,21 мВ, а пік АХ-індукованої гіперполяризації становив -68,75+1,16 мВ (Р0,05). Отже, у тварин цієї групи, МП максимально наближався до його значення в інтактному ендотелії, а електричні реакції на АХ посилювались і були навіть більш вираженими, ніж в інтактній аорті.

Таким чином, в умовах ендогенної ГХС спостерігалось пригнічення електричних реакцій ендотелію аорти щура. Всі антагоністи Са2+ в тій чи іншій мірі попереджували негативний вплив ГХС на МП спокою і електричні реакції ендотелію аорти. Після блокування потенціалзалежних Ca2+ каналів L-типу і ангіотензинперетворюючого ферменту МП спокою майже не відрізнявся від контролю, а після блокування 1-адренорецепторів і додавання Mg2+ і K+ залишався на рівні контролю. Що стосується АХ-індукованих електричних реакцій, то всі використані антагоністи Са2+ повністю попереджали негативний вплив ГХС.

Скоротлива активність ізольованих препаратів артерій щурів в умовах гіперхолестеринемії і застосування антагоністів кальцію.

В умовах ендогенної ГХС пригнічувались також скоротливі реакції ізольованих препаратів черевної аорти.

Скорочення м'язових волокон звичайно опосередковане потенціалом дії, який сприяє виходу Са2+ із саркоплазматичного ретикулуму і входу Са2+ із позаклітинного середовища, що призводить до збільшення вмісту внутрішньоклітинного Са2+, необхідного для активації актоміозинової системи. У щурів ми аналізували АХ- і адреналін-індуковані реакції. На ізольованих препаратах черевної аорти тварин контрольної групи спостерігалось розслаблення судинних препаратів під дією ацетилхоліну (АХ) (110-4 ммоль/л) на 1,4+0,07 мН від рівня вихідного напруження і їх скорочення з амплітудою 1,23+0,1 мН при дії адреналіну (А) (510-5 ммоль/л). Перфузія препаратів в безкальцієвому розчині не впливала на ацетилхолін-індуковані реакції, які пов'язані із вихідом К+ із клітини і тому вважаються кальцій-незалежними, але повністю пригнічувала скоротливі реакції на адреналін.

В умовах тривалої ендогенної ГХС, в препаратах черевної аорти не відмічалось стійкого тонусу, можливо внаслідок нестабільного електролітного статусу; в них також були відсутні обидва типи судинних реакцій - розслаблення і скорочення, в основі чого могла лежати стійка деполяризація ендотеліальних клітин, а також ушкодження їхньої морфологічної структури. Порушенню функціональної активності аорти могла сприяти і надлишкова активація NO-синтази ендотелію внаслідок значного збільшення входу Са2+ в умовах ГХС і утворення надлишку оксиду азоту.

В умовах блокування потенціал-залежних Са2+-каналів L-типу ніфедипіном скоротливі реакції препарату черевної аорти на А не тільки відновлювались, але навіть за амплітудою перевищували такі в інтактній аорті (1,7+0,4 мН). Можливо це носило компенсаторний характер на зниження тонусу судин внаслідок тривалого блокування потенціал-залежних кальцієвих каналів L-типу. Реакції на АХ як в розчині Тіроде, так і в безкальцієвому розчині не реєструвались тому, що вже релаксована аорта не реагувала розслабленням на АХ. В безкальцієвому розчині не було реакцій і на адреналін, оскільки скорочення ГМК є кальційзалежними.

В умовах відтворення ендогенної ГХС на фоні блокади АПФ у щурів значно менше пригнічувались АХ-індуковані реакції, які в середньому становили 1,0+0,1 мН. Скоротливі реакції на А відновлювались в меншій мірі, вони становили в середньому 0,75+0,2 мН. На наш погляд, зменшення синтезу ангіотензину-II і альдостерону в цих експериментах призводило до підвищення концентрації калію в плазмі і зменшення вихіду калію з клітини. Цей процес супроводжувався зменшенням розслаблення на ацетилхолін і підвищенням позаклітинної концентрації калію, що може гіперполяризувати мембрану і зменшити, таким чином, реакцію на адреналін.

Після блокування 1-адренорецепторів за допомогою празозіну на фоні ГХС не було зареєстровано жодної реакції ні на АХ, ні на адреналін. Празозін міг викликати стійке розслаблення судин, тому не було зареєстровано додаткових реакцій розслаблення. Хоч реакції на адреналін були відсутні, після первинного розтягування препарату спостерігалась їх фазна спонтанна активність з частотою 3,0+1,0 скорочення за хвилину. Під дією адреналіну ця активність зростала до 6,0+1,0 скорочень за хвилину, а потім падала до 1-2 скорочень. Тобто спостерігались фазні поодинокі скорочення, частота яких на фоні адреналіну збільшилась. В той же час тонічні скорочення на адреналін не відмічались. Можливо, це є відображенням функціональної значущості лігандзалежних каналів в аорті, щільність яких в цьому органі більша, ніж потенціалзалежних, тому в проведеному нами дослідженні блокування перших знижувало вміст тканинного кальцію в 30-100 разів, а блокування других лише в 3-18 разів .

Додавання щурам Mg2+ і K+ в складі аспаркаму в процесі відтворення ГХС приводило до того, що скоротлива активність ізольованих препаратів черевної аорти майже не пригнічувалась. Вони скорочувались на адреналін з силою 1,5+0,5 мН і розслаблялись на ацетилхолін з амплітудою 1,2+0,3 мН (рис. 9). Можна думати, що Mg2+ і K+, відновлюючи електролітну рівновагу, сприяли реполяризації деполяризованого мембранного потенціалу.

Отже, проведене дослідження переконливо показало, що надмірне збільшення вмісту Ca2+ при тривалій ГХС викликало пригнічення скоротливої активності ізольованих препаратів черевної аорти щурів, а застосування антагоністів кальцію значно зменшувало негативний вплив ГХС. Особливо вираженою виявилась протекторна дія аспаркаму (Рис.9).

Вплив ГХС і антагоністів кальцію на частоту серцевих скорочень тварин.

У тварин контрольної групи ЧСС коливалась в межах 440-449 уд/хв. За умов моделювання ГХС стресом спостерігалось збільшення частоти серцевих скорочень, яке не було статистично вірогідним. Зареєстроване незначне збільшення ЧСС у щурів можна пояснити високим симпатичним тонусом у тварин даного виду. З цим фактом пов'язано і те, що застосування на фоні ГХС антагоністів кальцію суттєвого впливу на ЧСС не мало, хоч спостерігалась тенденція до зменшення цього показника. Зміни ЧСС, що спостерігались у тварин всіх груп не мали сильних корелятивних зв'язків ні з вмістом кальцію в серці і сироватці крові щурів, ні з рівнем загального холестерину.

Вплив ендогенної гіперхолестеринемії і антагоністів кальцію на модуляцію параметрів ЕМГ і нейро-міогенні зв'язки.

Відомо, що навіть в стані відносного фізіологічного спокою м'язи проявляють незначну електричну активність, пов'язану з асинхронним напруженням невеликої кількості тонічних рухових одиниць. В реалізації тонічного м'язового напруження важливу роль відіграють іони кальцію.

Проведене дослідження показало, що у щурів контрольної групи середня амплітуда хвиль ЕМГ і peak ratio (максимальне відношення кількості турнів ЕМГ до середньої амплітуди хвиль за 1 с) коливались в межах фізіологічної норми (табл. 8).

В процесі відтворення ГХС (3 група) середня амплітуда хвиль ЕМГ і peak ratio зростали впродовж всього експерименту, з максимумом через 15 тижнів (366,95+15,61 мкВ (P<0,05). Вірогідне збільшення peak ratio з одночасним підвищенням середньої амплітуди ЕМГ може свідчити про включення в процес формування тонічної ЕМГ більшої кількості функціонуючих м'язових волокон.

Блокування потенціал-залежних Са2+-каналів L-типу на фоні відтворення ГХС (4 група) супроводжувалось вірогідним зниженням амплітуди. Через 21 тиждень середня амплітуда ЕМГ наближалась до її значення у контрольних щурів. Вірогідне зменшення peak ratio в цих умовах свідчило про збільшення нейрогенних впливів на амплітуду ЕМГ.

Блокування АПФ на фоні відтворення ГХС (5 група) супроводжувалось початковим збільшенням середньої амплітуди ЕМГ і peak ratio, що свідчило про її переважно міогенну природу. Через 15 тижнів відмічалось зменшення середньої амплітуди ЕМГ і peak ratio, тобто превалювали нейрогенні механізми модуляції електроміографічних показників.

Після блокування 1-адренорецепторів (6 група) спостерігались зміни ЕМГ, подібні до тих, що відмічались після блокади потенціалзалежних Са2+ каналів L-типу.

Калій-, магній-, аспарагінат на фоні ГХС (7 група) викликав зростання середньої амплітуди ЕМГ і peak ratio (Р0,05) впродовж майже всього дослідження.

В умовах ГХС зростала середня амплітуда хвиль ЕМГ. Найбільш виражені зміни ЕМГ відмічались через 15 тижнів від початку експерименту, тобто в період максимального збільшення вмісту кальцію в скелетному м'язі і ХС в крові. Виявлена кореляція між значеннями середньої амплітуди ЕМГ, вмістом кальцію в скелетних м'язах, головному мозку і холестерину в крові. Це дає підставу думати, що в умовах ГХС зміни ЕМГ значною мірою пов'язані саме з цими показниками.

Рухова і дослідницька діяльності тварин в умовах гіперхолестеринемії і застосування антагоністів кальцію.

У тварин контрольної групи рухова активність і дослідницька діяльність суттєво не змінювались з часом дослідження, що добре узгоджується з даними літератури [Трахтенберг и соавт.,1991; Буреш, Бурешова, Хьюстон, 1991; Саркисов, Куликов, Коломойцева, 1996].

В умовах ГХС локомоторні реакції щурів впродовж всього дослідження були посиленими відносно тварин контрольної групи, а їх дослідницька діяльність прогресивно знижувалась (рис.10А).

Блокування потенціалзалежних Ca2+ каналів L-типу знижувало рухову активність і підвищувало дослідницьку діяльність.

Вісі - час дослідження, тижні. Коло - показники поведінки тварин контрольної групи, прийняті за 100 %. Довгий штрих - значення рухової діяльності тварин по відношенню до значень контрольної групи, %. Короткий штрих - значення дослідницької діяльності тварин по відношенню до значень контрольної групи, %.

Блокада АПФ суттєво впливала на рухову активність, але дослідницька діяльність залишалась досить зниженою.

У щурів після блокування 1-адренорецепторів на фоні ГХС покращувалась рухова і дослідницька активність, особливо в другій половині дослідження.

Найбільшу протекторну дію щодо поведінкових реакцій тварин мав калій-, магній-, аспарагінат (рис.10В). Рухова активність тварин цієї групи практично з перших тижнів дослідження сягала значень контролю. Такі показники свідчать про зменшення процесу невротизації внаслідок тривалої зооконфліктної ситуації. Дослідницька діяльність тварин досить суттєво виросла, особливо після 12-ти тижнів експерименту.

Заключення

Таким чином, проведене дослідження переконливо свідчить про те, що у щурів можна досить легко і швидко відтворити модель ендогенної ГХС шляхом обмеження їх життєвого простору: вже через 3 тижні від початку експерименту спостерігалось стійке підвищення рівня загального холестерину у крові, на відміну від аліментарної ГХС, коли вміст ХС в крові щурів практично не виходив за межі фізіологічної норми впродовж 12 тижнів. В якості кондиціонуючого фактору ми використовували NaCl, який посилював ефекти ГХС на 18-20%. Розроблена модель дозволяє працювати на щурах, які вважаються резистентними до надлишку холестерину. Особливість розробленої моделі, яка, по суті, є стресс-індуковоною, полягає у тому, що в кров поступає ендогенний ХС, надлишок якого утворюється клітинами організму. Для стрес-індукованої ГХС характерним було значно більш виражене підвищення вмісту ХС в крові, у порівнянні з аліментарною гіперхолестиренемією, відтвореною шляхом надлишкового введення холестерину ззовні.

Зважаючи на те, що в основі розробленої нами моделі ГХС лежить реакція організму на стрес, то основним запускаючим її механізмом безумовно була активація симпато-адреналової системи, вторинним посередником якої, як відомо, є Са2+ [Barrit, Hughes, 1991; Авдонін, Ткачук, 1994; Tordjmann et al., 1995], тому активація цієї системи супроводжувалась збільшенням входу Са2+ в клітини різних органів, активуючи каскад внутрішньоклітинних процесів, що призводили до утворення в них надлишку холестерину (Рис.11).

Значне збільшення вмісту загального холестерину в крові відмічалось нами вже на початку експерименту і підтримувалось на дуже високому рівні впродовж всього дослідження (21 тиждень). При значному і тривалому надлишковому збільшенні холестерину в крові дуже ймовірним є порушення клітинних мембран різних органів, що збільшує їх проникність для Са2+.

Порушення кальцієвого гомеостазу сприяло значному накопиченню кальцію у всіх досліджених органах, причому воно корелювало із збільшенням вмісту холестерину і зменшенням вмісту кальцію в крові. Проведене дослідження показало, що резистентність різних органів до ушкоджуючого впливу надлишку ХС неоднакова, найбільш чутливими виявились аорта і печінка.

Надлишковий холестерин, який при короткотривалій дії стресора має адаптивне значення, при його довготривалій дії набував характер негативного чинника. Результати проведеного нами дослідження свідчать, що він сприяв значному накопиченню кальцію в тканинах різних органів і викликав, в кінцевому рахунку, порушення морфологічної структури різних органів, зокрема судин, серця, печінки, головного мозку. Порушення структури відбивалось на функціях. Так, в склерозованих судинах пригнічувалась їх електрична і скоротлива активність.

Зважаючи на отримані дані про накопичення значної кількості надлишкового кальцію в досліджених органах в процесі розвитку ендогенної ГХС, виникає питання про можливі шляхи його надходження в клітини для визначення механізмів розвитку ендогенної ГХС.

Оскільки серед можливих шляхів входу Са2+ в клітину можуть бути: 1-адренорецептори, потенціалзалежні Са2+ канали L-типу, які широко розповсюджені в тканинах, порушення електролітного балансу або збільшення продукції ангіотензину ІІ, в проведеному дослідженні було визначено участь цих шляхів в негативному впливі ендогенної ГХС на структурно-функціональну організацію всіх досліджених органів шляхом застосування антагоністів, які перешкоджали входу Са2+ в клітину. Дослідження показали, що на фоні відтворення ендогенної ГХС, блокування 1-адренорецепторів чи потенціалзалежних Са2+ каналів L-типу в найбільшій мірі перешкоджало порушенням функціональної і морфологічної організації досліджених органів. Отримані нами дані переконливо свідчать про вклад кожного з цих факторів в порушення структури і функції всіх досліджених органів, а також про можливість попередження і корекції негативних наслідків ГХС шляхом зменшення входу Са2+ в клітини за допомогою тих чи інших антагоністів кальцію.

Проведене нами дослідження дає підстави вважати, що в умовах ендогенної ГХС можлива активація ренін-ангіотензинової системи, яка вносить значний вклад у порушення морфо-функціональної організації органів, зокрема судин, за рахунок збільшення вмісту кальцію. Застосування антагоністу 1-адренорецепторів у щурів з ендогенною ГХС, досить суттєво знижувало рівень тканинного кальцію в усіх досліджених органах, що вірогідно корелювало з підвищенням вмісту кальцію в крові.

Проведене дослідження переконливо свідчить про те, що стрес-індукована ендогенна ГХС є значною мірою наслідком надмірної активації потенціал-залежних Ca2+каналів L-типу і 1-адренорецепторів, яка супроводжувалась надходженням значної кількості Ca2+ в клітини і стимуляцією синтезу додаткового ХС. В свою чергу, надмірний синтез холестерину в умовах тривалої стрес-реакції сприяв порушенню механізмів кальцієвого гомеостазу і призводив до порушення структури і функції досліджених органів.



Висновки

На розробленій моделі ендогенної гіперхолестеринемії вивчався вплив надлишку синтезованого в організмі холестерину на структурно-функціональну організацію аорти, серця, посмугованих м'язів, печінки і головного мозку. Показано, що в основі порушення їхньої структури і функції за умов довготривалої гіперхолестеринемії лежало надмірне накопичення кальцію в тканинах досліджених органів, якому сприяла надмірна активація 1-адренорецепторів, порушення роботи потенціал-залежних Са2+ каналів L-типу, активація ренін-ангіотензинової системи і порушення електролітного балансу в організмі.

Порівняльний аналіз аліментарної ГХС, зумовленої надлишковим надходженням холестерину в організм ззовні, і ендогенної ГХС, зумовленої обмеженням життєвого простору щурів і створенням у них зооконфліктної ситуації, показав ряд переваг останньої: вона відтворюється значно швидше і кількісно виражена більше.

Тривала ендогенна гіперхолестеринемія призводила до більш виражених порушень морфологічної структури всіх досліджених органів, ніж аліментарна. Чутливість різних органів до негативного впливу гіперхолестеринемії була неоднаковою: найбільш чутливою виявилась аорта.

У всіх досліджених органах розвиток ендогенної гіперхолестеринемії супроводжувався значним збільшенням в них вмісту кальцію.

Блокування потенціал-залежних Са2+ каналів L-типу, паралельно з розвитком ендогенної гіперхолестеринемії, супроводжувалось зменшенням вмісту тканинного кальцію в досліджених органах, яке корелювало із зменшенням вмісту загального холестерину крові.

Блокування 1-адренорецепторів на фоні гіперхолестеринемії призводило до значного зменшення вмісту тканинного кальцію у всіх досліджених органах і підвищення його рівня в крові.

Після блокування ангіотензинперетворюючого ферменту в умовах розвитку ендогенної гіперхолестеринемії спостерігались фазні зміни вмісту тканинного кальцію: його збільшення в початкову фазу експерименту, зменшення через 12-15 тижнів і подальше накопичення до завершення експерименту.

Зміни електролітного складу при застосуванні калій-, магній-, аспарагінату супроводжувались зниженням рівня загального холестерину крові і збільшенням вмісту холестерину ліпопротеїдів високої щільності, а також переважно збільшенням вмісту тканинного кальцію

Блокування потенціалзалежних Са2+ каналів L-типу, 1-адренорецепторів, активності ангіотензинперетворюючого ферменту і застосування калій-, магній-, аспарагінату мало протекторну дію на морфологічну структуру всіх досліджених органів. Найбільшу протекторну дію мало блокування активності ангіотензинперетворюючого ферменту.

Ендогенна гіперхолестеринемія пригнічувала електричну і скоротливу активність судин, модулювала параметри ЕМГ, впливала на рухову і дослідницьку діяльність щурів.

Блокування потенціалзалежних Са2+ каналів L-типу, 1-адренорецепторів, активності ангіотензинперетворюючого ферменту і застосування калій-, магній-, аспарагінату сприяли відновленню порушених функцій.

Отримані дані про порушення морфо-функціональної організації аорти, серця, головного мозку, печінки і скелетних м'язів в умовах тривалої ендогенної гіперхолестеринемії і про можливість її відновлення шляхом попередження входу надлишкового Са2+ в клітину свідчать про тісний взаємозв'язок між кальцієвим і холестериновим гомеостазом в організмі.



Список робіт, опублікованих за темою дисертації

Статті у наукових фахових виданнях

1. Ляшенко В. П., Лукашев С. Н., Зорова Ж. В. Изменение содержания макроэлементов в тканях на ранних стадиях экспериментального атеросклероза //Збірник наук.-метод. праць. - Херсон, 1998. -С. 65-68.

2. Ляшенко В. П. Исследование динамики изменений уровня холестерина в сыворотке крыс при различных способах моделирования атеросклероза. //Збірник наук.-метод. праць. - Херсон, 1998. -С. 69-72.

3. Ляшенко В. П. Динамика изменения уровня магния в тканях при разных моделях атеросклероза //Вісник ДДУ “Медицина і охорона здоровя”. Вип. 1. - Дніпропетровськ, 1998. - С. 82-85.

4. Ляшенко В. П., Лукашев С. Н., Зорова Ж. В. Комплексные исследования изменений содержания микроэлементов в тканях в условиях экспериментального атеросклероза //Вісник ДДУ “Біологія. Екологія”. Вип. 6. - Дніпропетровськ, 1999. - С. 3-7.

5. Лукашев С. Н., Ляшенко В. П., Зорова Ж. В. Изменение гормонального спектра на ранних стадиях экспериментального атеросклероза //Вісник ДДУ “Біологія. Екологія”. Вип. 6. -Дніпропетровськ, 1999. - С. 7-12.

6. Ляшенко В. П., Лукашев С. Н., Майкова Т. Н., Зорова Ж. В. Динамика содержания кальция в аорте в процессе экспериментального атеросклероза //Вісник проблем біології і медицини. Вип. 2. -Полтава, 2000. -С. 10-14.

7. Зорова Ж. В., Ляшенко В. П., Майкова Т. Н., Лукашев С. Н. Сравнительная характеристика содержания кальция в мышечных тканях при экспериментальном атеросклерозе //Вісник проблем біології і медицини. Вип. 2. -Полтава, 2000. -С. 41-44.

8. Ляшенко В. П., Зорова Ж. В., Дослідження змін вмісту холестерину в крові при розвитку експериментального атеросклерозу //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. Вип. 8. -Т.1. -Дніпропетровськ, 2000. - С. 94-97.

9. Ляшенко В. П., Мирошниченко А. А.; Лукашев С.Н., Полетаева В. И. Особенности кальциевого и магниевого обмена в ткани печени в условиях патогенеза атеросклероза //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. Вип. 8. -Т. 2. -Дніпропетровськ, 2000. - С. 3-6.

10. Ушакова Г. А., Ляшенко В. П., Лукашев С.Н. Влияние факторов риска развития атеросклероза на экспрессию глиального фибриллярного кислого белка в мозге крыс //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. Вип. 7. -Дніпропетровськ, 2000. - С. 232-237.

11. Мирошниченко А. А., Ляшенко В. П., Лукашев С. Н. Динамика изменений уровня тканевого кальция и магния в головном мозге при гиперхолестеринемии //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. Вип. 9. -Т. 1. -Дніпропетровськ, 2001. - С. 167-171.

12. Ляшенко В. П., Попова Н. В. Влияние стрессового фактора на динамику изменения уровня холестерина в сыворотке крови крыс //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. Вип. 9. -Т.2. -Дніпропетровськ, 2001. - С. 20-23.

13. Мирошниченко А. А., Ляшенко В. П., Лукашев С. Н., Политаева В.И. Действие стресса на динамическое содержание кальция в головном мозге, печени и сыворотке крови крыс //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. Вип. 10. -Т.1. -Дніпропетровськ, 2002. - С.155-159.

14. Ляшенко В. П., Лукашов С. М., Ляшенко А.В. Зміни електроміографічної активності за умов перебігання стадій стресу //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. Вип. 10. -Т.2. -Дніпропетровськ, 2002. - С.3-6.

15. Мірошниченко А. А., Ляшенко В. П., Лукашов С. М., Майкова Т. М. Порівняльне дослідження накопичення кальцію у тканинах головного мозку та печінки за умов аліментарної гіперхолестеринемії //Фізіологічний журнал. -2002. -Т.48, №4. -С.28-32.

16. Мірошниченко А. А., Ляшенко В. П., Лукашов С. М. Виплив стресу різного генезу на накопичення кальцію в печінці та її функціональну активність // Фізіологічний журнал. -2002. -Т.48, №5. -С.22-27.

17. Ляшенко В. П., Лукашов С. М., Зорова Ж. В., Політаєва В. І. Спосіб моделювання атеросклерозу //Промислова властивість (офіційний бюллетень). - 2002. - № 1. - С. 4.81.

18. Задорожна Г. О., Ляшенко В. П. Зміни електричної активності гіпоталамусу на перших етапах розвитку стресу //Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції “Фізіологія людини та тварини”. - Дніпропетровськ, 2003. - С. 6-8.

19. Ляшенко В. П., Никифорова О. А., Лукашов С. М. Вплив блокування 1-адренорецепторів на накопичення кальцію в серці щурів за умов перебігання стадій стресу //Таврический медико-биологический вестник. -2004. - Т. 7, №1. - С. 82-85.

20. Ляшенко В. П., Лукашов С. М., Никифорова О. А. Динаміка вмісту холестерину й іонізованого кальцію в сироватці крові щурів за умов аліментарного стресу. Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції “Довкілля і здоровя” - Тернопіль, 2003. - С. 100-101.

21. Задорожна Г. О., Лукашов С. М., Ляшенко В. П. Зміни електричної активності передньої і задньої зон гіпоталамусу за умов стресу //Таврический медико-биологический вестник. -2004. . - Т. 7, №1. - С. 68-70.

22. Ляшенко В. П., Лукашов С. М. Вплив стресу на кальцієвий гомеостаз м'язових тканин //Фізіологічний журнал. -2003. -Т. 49, № 5. -С. 76-81.

23. Ляшенко В. П., Політаєва В. І. Зв'язок між гіперхолестеринемією і морфологічними змінами аорти і печінки //Фізіологічний журнал. -2003. -Т. 49, № 6. -С.64-69.

24. Ляшенко В. П. Вплив концентрації тканинного кальцію печінки на ліпідний спектр крові //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. - Дніпропетровськ, 2003. Вип. 11. -Т.2.- С. 94-99.

25. Задорожна Г. О, Ляшенко В. П. Зміни електрографічної активності гіпоталамусу на перших етапах розвитку стресу //Вісник ДНУ “Біологія. Екологія”. - Дніпропетровськ, 2003. Вип. 11. -Т.2.- С. 48-51.

26. Ляшенко В. П., Мельнікова О. З. Модуляція параметрів ЕМГ щурів за умов зооконфліктної ситуації та застосування ніфедипіну //Вісник запорізького держуніверситету. Біологічні науки. - 200 . - № . - С.

27. Ляшенко В. П., Пахомов О. Є. Модуляція рухової і дослідницької діяльності щурів за умов зооконфліктної ситуації і застосування ніфедипіну чи празозіну //Науковий вісник Чернівецького університету. Біологія. - 200 . - Вип. - С.

28. Мірошниченко А. О., Ляшенко В. П., Лукашов С. М. Динаміка вмісту кальцію в тканині головного мозку при гіперхолестеринемії //Фізіологічний журнал. -2004. -Т. 50, № 5. -С.43-49.

29. Ляшенко В. П., Лукашов С. М., Майкова Т. М. Вплив аспаркаму і еналвприлу на ліпідний спектр сироватки крові щурів за умов моделювання атеросклерозу стресом //Збірник наукових праць співробітників КМАПО ім.П.Л.Щупика. Вип. 13. Книга 3. - Київ, 2004. - С. 43-49.

Авторські свідоцтва та патенти

30. Ляшенко В. П., Лукашов С. М., Зорова Ж. В., Політаєва В. І. Спосіб моделювання атеросклерозу. Деклараційний патент на винахід 7G09B23/28.

31. Матеріали конференцій та тези доповідей

32. Зорова Ж.В., Ляшенко В. П., Лукашев С.Н. Изменение уровня кальция в аорте при атеросклерозе // Матер. ІІІ Міжн. конф. “Наука і освіта-2000”. -Т. 4. - Київ-Дніпропетровськ, 2000. - С. 22-23.

33. Ляшенко В. П., Зорова Ж.В., Лукашев С.Н., Никифорова Е.А. Изменение гормонального фона в стрессовых условиях различного генеза. II Всеукр. молодіжна наук.-практична конф. “Людина і космос”. Збірник тез. -Дніпропетровськ. :НЦАОМУ, 2000. - С.346.

34. Ляшенко В. П.; МирошниченкоА.А. Зміни рівня утримання кальцію в печінці щурів при експериментальному атеросклерозі. II Укр. конф. молодих вчених, присвячена памяті акад. В.В.Фролькіса. Тези. -Київ,2001. -С.80.

35. Мирошниченко А.А.; Ляшенко В. П.; Лукашев С.Н.; Политаева В.И.; Майкова Т.Н.; Деменко В.Б. Особенности электролитного состава крови на ранних стадиях стресса. IIІ Міжнародна молодіжна наук.-практична конф. “Людина і космос”. Збірник тез. -Дніпропетровськ. :НЦАОМУ, 2001. - С.342.

36. Мирошниченко А.А.; Ляшенко В. П.; Политаева В.И.; Лукашев С.Н. Изменение содержания кальция в ткани головного мозга при гиперхолестеринемии // Архив клинич. и эксперим. медицины. -2001. -Т.10, № 2. -С.188.

37. Ляшенко В. П.; Лукашев С.Н., Политаева В.И. Роль стрессового фактора в прцессе патогенеза атеросклероза // Архив клинич. и эксперим. медицины. -2001. -Т.10, № 2-С.183.

38. Мирошниченко А.А.; Ляшенко В. П.; Лукашев С.Н.; Майкова Т.Н., Политаева В.И.; Изменение уровня содержания кальция и магния в крови при развитии экспериментального атеросклероза // Междунар. научно-практ. конф. “Биосфера и человек”. Материалы конф. -Майкоп. -2001.-С.288-290.

39. Мірошниченко А. А.; Ляшенко В. П., Лукашов С. М. Зміни утримання кальцію в головному мозку щурів на початкових стадіях стресу // Матер. V Міжн. Наук.-практ. конф. ”Наука і освіта-2002” -Т.6. - Дніпропетровськ - Донецьк, 2002. -С.28.

40. Ляшенко В. П. Динаміка вмісту загального холестерину та морфологічні зміни аорти за умов стресу різного генезу // Фізіологічний журнал. -2002. -Т.48, №2. -С.72.

41. Ляшенко В. П., Никифорова О.А., Мірошниченко А. А. Характеристика змін вмісту кальцію у головному мозку та аорті щурів за умов іммобілізаційного стресу // Фізіологічний журнал. -2002. -Т.48, №2. -С.72.

42. Мірошниченко А. А.; Ляшенко В. П., Лукашов С. М.; Влияние ограничения жизненного пространства на содержание кальция в печени // IV Міжнародна молодіжна наук. -практична конф. “Людина і космос” Збірник тез -Днепропетровськ :НЦАОМУ, 2002 -С. 426.

43. Ляшенко В. П. Роль кальцію у виникненні гіперхолестеринемії, викликаної стресом Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології // Тези доп. Всеукраїнської наукової конференції присвяченої 160 річчю кафедри фізіології людини і тварин КНУ ім. Т. Шевченка (Київ 3-4 жовтня 2002 р.) - Київ, 2002.

44. Ляшенко В. П.; Лукашов С. М. Зміни ЕМГ за умов перебігання стадій стресу // Матеріали VI міжнародної наук-практ. конф. “Наука і освіта-2003” 20-24 січня 2003 р. - Дніпропетровськ-Донецьк-Харків Т.3 Біологія. - Дніпропетровськ :Наука і освіта, 2003. -с. 36.

45. Ляшенко В.П., Никифорова О.А., Політаєва В І. Зв'язок між накопиченням кальцію в м'язах і електроміографічною активністю // Матеріали симпозіуму “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі”. - Черкаси,: ЧДУ, 2003. - С. 58.

46. Ляшенко В. П. Зміни кальцієвого гомеостазу головного мозку за умов застосування ніфедипіну, еналаприлу та празозіну на фоні розвитку стрес-реакції // І.М.Сєченов та одеська школа фізіологів. Тези доповідей наук.-практичної конф. з міжнародною участю, присвяченої 175-річчю з дня народження І.М.Сєченова. -Одеса, 2004. -С.174-177.



Ляшенко В.П. Роль кальцію в структурно-функціональних змінах тканин за умов гіперхолестеринемії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за фахом 03.00.13. - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2005.

На розробленій у щурів моделі тривалої стрес-індукованої гіперхолестеринемії (ГХС) з використанням NaCI в якості кондиціонуючого фактору вивчалась роль порушень кальцієвого гомеостазу в структурно-функціональних змінах судин, серця, головного мозку, печінки і скелетних м'язів. Виявлено ушкодження морфологічної структури досліджених органів, найбільш виражене в аорті і печінці. Прогресивне збільшення ХС в крові супроводжувалось значним зменшенням в ній вмісту Са2+ і його накопиченням в досліджених органах, пригніченням електричних і скоротливих реакцій ізольованих препаратів судин, підвищенням рухової і зниженням дослідницької діяльності. Вивчення можливих шляхів порушення кальцієвого гомеостазу при ГХС показало важливе значення потенціалзалежних Ca2+каналів L-типу і 1-адренорецепторів: їх блокування супроводжувалось значним зниженням рівня кальцію у всіх досліджених органах. Негативний вплив ГХС зменшувало блокування АПФ, що вказує на можливість активації ренін-ангіотензинової системи. Зниженню вмісту кальцію в тканинах сприяло також відновлення електролітного балансу в організмі шляхом введення додатково K+ і Mg2+. Отже, тривала стрес-індукована ГХС є значною мірою наслідком надмірної активації потенціалзалежних Ca2+каналів L-типу і 1-адренорецепторів, що супроводжується надходженням значної кількості Ca2+ в клітини і активацією синтезу надлишкового ХС, порушенням механізмів кальцієвого гомеостазу, що завершується порушенням структури і функції досліджених органів.

Ключові слова: гіперхолестеринемія, кальцій, потенціалзалежні Ca2+канали L-типу, ангіотензинперетворюючий фермент, б1-адренорецептори, калій, магній, ЕМГ, мембранний потенціал, скоротливі реакції, рухова активність, дослідницька діяльність.



Ляшенко В.П. Роль кальция в структурно-функциональных изменениях тканей в условиях гиперхолестеринемии. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.13. - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2005.

Разработанна модель экспериментальной гиперхолестеринемии (ГХС) у крыс путем создания стрессовой ситуации, обусловленной ограничением жизненного пространства животных и кондиционированием с помощью NaCl. Поскольку при стрессе избыточный синтез и освобождение эндогенного холестерина запускается Ca2+, в работе проанализирована его динамика в аорте, сердце, скелетной мышце, печени и мозге в условиях длительной (21 неделя) ГХС. Показано, что в крови увеличение холестерина сопровождалось уменьшением содержания Са2+ , который накапливался в исследованных органах, в конечном счете приводя к нарушению их морфологической структуры. Наиболее чувствительными к действию ГХС оказались аорта и печень, наименее чувствительными - скелетне мышцы. В условиях ГХС несколько снижался мембранный потенциал покоя эндотелиальных клеток аорты, существенно угнетались электрических реакций на ацетилхолин и подавлялись сократительные реакции изолированных препаратов сосудов, возрастала двигательная и снижалась исследовательская активность животных.

Изучение возможных путей нарушения кальциевого гомеостаза при ГХС показало особенно важное значение потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа и 1-адренорецепторов: после их блокирования значительно снижался уровень кальция в исследуемых органах. Блокирование ангиотензинпревращающего фермента или добавление ионов магния и калия тоже сопровождалось снижением уровня кальция в исследованных органах и увеличением его концентрации в крови. Антагонисты кальция способствовали уменьшению содержания холестерина и холестерина липопротеидов высокой плотности в сыворотке крови. Блокада потенциал-зависимых Ca2+ каналов, 1-адренорецепторов, а также ангиотензинпревращающего фермента в значительной степени предупреждала угнетение электрических и сократительных реакцій, а также поведенческих реакций. Проведенное иследование свидетельствует о том, что при длительной стресс-индуцированной гиперхолестеринемии чрезмерно активируются потенциалзависимые Ca2+каналы L-типа, 1-адренорецепторы, что способствует входу значительного количества Ca2+ в клетку и активации синтеза избыточного ХС.

Ключевые слова: гиперхолестеринемия, кальций, потенциалзависимые Ca2+каналы L-типа, ангиотензинпреобразующий фермент, б1-адренорецепторы, калий, магний, ЕМГ, мембранный потенціал, сократительные реакции, двигательная активность, исследовательская деятельность.



Lyashenko V.P. “Role of calcium in structural and functional changes in tissues at hypercholesterinemia”. - Manuscript.

Dissertation for doctor of science degree by specialty 03. 00.13. - human and animal physiology. - Taras Shevchenko Kiev National University, 2005.

The dissertation is devoted to investigation of the role of calcium in structural and functional changes in aorta, heart, skeletal muscle, liver and brain under stress- induced hypercholesterinemia in rats. A model of experimental stress-induced hypercholesterinemia has been made on rats which are thought to be resistant to alimentary hypercholesterinemia. It has been shown that prolonged (21 weeks) hypercholesterinemia resulted in injuring the morphological structure of all the organs observed, but the most pronounced damage proved to be in aorta. In all the organs under exploration we have determined a marked increase in the calcium content which correlated with an increase in cholesterol content in the blood. To study the contribution of different calcium antagonists. Inhibiting of L-type calcium channels and 1-adrenoreceptors have been shown to be the most important ways to protect structure and function of all the organs under exploration under endogenic hypercholesterinemia. Inhibiting of L-type calcium channels, 1-adrenoreceptors, and angiotensin-converting enzyme parallel to hypercholesterinemia development resulted in an improvement of the electric and contractile responses of the aorta, behavioral responses and exploratory activity.

Key words: hypercholesterinemia calcium, L-type calcium channels, angiotensin converted enzyme, б1-adrenoreceptors, potassium, magnesium, electric and contractile responses, motor perfomance, exploratory activity.

Підписано до друку 19.01.2005. Формат 60х90/16. Папір друкарський. Друк плоский.

Гарнітура Times New Roman. Умовн. друк. арк. 1,9. Тираж - 100 прим. Замовлення №384.

Друкарня ДНУ, м. Дніпропетровськ, вул. Наукова, 5.

Размещено на Allbest.ru

...